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情報機構書籍 CMOSイメージセンサの設計・評価と課題対応

<PDF版>CMOSイメージセンサの

設計・評価と課題対応


発刊・体裁・価格

発刊  2024年7月予定  定価  25,300円 (税込(消費税10%))
体裁  PDF版(CD-ROM)  118ページ  ISBN 978-4-86502-273-5   →詳細、申込方法はこちらを参照

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<PDF版>CMOSイメージセンサの設計・評価と課題対応 書籍

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本書のポイント

★CMOSイメージセンサの原理から、信号処理の基礎、考慮すべきノイズの発生要因、
シミュレーションについて解説した電子版書籍!


●CMOSイメージセンサの基礎とトレンド技術
・画素構造、低ノイズでかつ多画素高速動作にも対応できる基本回路の考え方、
 アナログ回路のノイズ低減化、センサパラメータ用語の一覧と解説
・エッジAIに向けたCMOSイメージセンサ例

●イメージセンサ設計時の対応とノウハウ
・ノイズ要因の解説とその対策
⇒フォトダイオード、リセットスイッチ、ソースフォロワ起因のノイズ
 ブルーミング、ストリーキング、高輝度黒反転現象など
・カラムADC
⇒カウンタ構成、アップ・ダウン動作切り替え時の注意点、熱雑音の抑制など
・IC設計
⇒干渉により発生する各ノイズのメカニズムと対策

●CMOSイメージセンサとアナログ回路の評価方法
・回路シミュレータSpiceによるDCOP解析と過渡解析方法
・Spiceの精度オプションの設定方法、シミュレーション例
・大規模CMOSセンサの解析方法の提案 など

執筆者一覧(敬称略)

角 博文   東京大学
水野 誠一郎 光産業創成大学院大学
池辺 将之  北海道大学
小川 公裕  トレメンダステック
大倉 俊介  立命館大学

目次

第1章 CMOSイメージセンサシステムの基本構造・動作の基礎
 はじめに
 1.CMOS イメージセンサの基礎
  1.1 CMOSイメージセンサの画素構造
  1.2 CMOSイメージセンサの基本回路構成
   1.2.1 高速低ノイズカラムAD コンバータ
   1.2.2 低ノイズカラム回路
  1.3 CMOSイメージセンサ発展でキーとなる技術
   1.3.1 裏面照射型(BSI Back Side Illumination)CMOS イメージセンサ
   1.3.2 積層型CMOS イメージセンサ
 2.高画質CMOSイメージセンサとそのシステム
  2.1 モバイル用イメージセンサ
   2.1.1 微細画素高画質化デバイス技術
   2.1.2 画素微細化技術のさらなる進展
   2.1.3 象面位相差検出オートフォーカス PDAF(Phase Detection Auto Focus)
  2.2 高性能低ノイズ高速動画イメージセンサ
 3.センシング
  3.1 フォトンカウント
  3.2 Time of Flight(TOF)
 4.次世代イメージングシステム
 5.参考:センサパラメータ用語解説

第2章 設計時のよくある問題とその対応
 第1節 ノイズの種類と原因、その対策
 1.二次元CMOSイメージセンサのノイズ要因について
 2.フォトダイオード起因のノイズについて(ショット・ノイズ)
 3.リセット・スイッチに起因するノイズについて
  3.1 リセット・スイッチ・ノイズについて
 4.ソースフォロワ・トランジスタに起因するノイズについて
  4.1 熱雑音について
  4.2 1/fノイズについて
 5.その他
  5.1 ブルーミングについて
  5.2 ストリーキングについて
  5.3 高輝度黒反転現象について

 第2節 カラムADC及び負帰還リセット構成
 1.VRAMP:ランプ信号発生回路
 2.カウンタの構成(グレイコードカウンタ)
 3.カウンタの構成(アップ・ダウンカウンタおよびグレイコードカウンタとの併用)
 4.カウンタの構成(アップ・ダウンカウンタ)と動作切り替え時の注意点
 5.積層構造の活用
 6.相関二重サンプリングの機能と高周波ノイズ
 7.ランプ波の傾き調整による信号強度への適応
 8.オートゼロの多段化と熱雑音の抑制
 9.オートゼロの多段化機構の有機薄膜イメージセンサへの適用
 
 第3節 I C の設計ノウハウ
 1.基板を介して伝搬するノイズ
 2.制御線を介して伝搬する画素間の干渉ノイズ
 3.制御線や電源・グランド配線を介して伝搬する回路間の干渉ノイズ
  3.1 ランプ波干渉
  3.2 電源干渉

第3章 CMOSイメージセンサとアナログ回路の評価方法
 1.CMOS センサの基本特性項目
 2.CMOS センサのアナログ回路
  2.1 ソースフォロワ
  2.2 定電流源
  2.3 SS-ADC(Single Slope ADC)
 3.回路シミュレータSpiceを使った解析
  3.1 Spiceの解析の種類
  3.2 DCOPから過渡解析への流れ
  3.3 DCOP解析の要点
  3.4 過渡解析の要点
 4.CMOSセンサにおける精度オプションの設定と解析
  4.1 Spiceの精度オプション
  4.2 CMOSセンサにおける精度オプションの設定
  4.3 テスト回路の説明
  4.4 テスト回路を使ったCMOSセンサの過渡波形
 5.CMOSセンサ画素データのカラム依存性
  5.1 CMOSセンサの電源関係
  5.2 CMOSセンサのTranNoise(過渡ノイズ)解析
  5.3 CMOSセンサのPnoise(周期的ノイズ)解析
  5.4 大規模CMOS センサの解析方法提案
   5.4.1 列毎のタイミング検証
   5.4.2 行毎のアナログ値検証

第4章 CMOSのトレンド技術~イメージセンサへのAI組み込み、エッジAIの活用

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